Ingeniería Espacial

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ESEIAAT - Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa ETSEIAT - Escuela Superior de Ingenierías Industrial y Aeronáutica de Terrassa GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS AEROESPACIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Castellano, Inglés Profesorado Responsable: Enrique García-Berro Horario de atención Horario: A concertar Capacidades previas El alumno ha de tener conocimientos sólidos de álgebra, trigonometría, geometría, física básica (dinámica de punto, dinámica de sólido rígido y electromagnetismo), transferencia de calor por radiación y conducción. Requisitos Para la correcta comprensión de los contenidos de la asignatura es imprescindible haber cursado Física I, II, Álgebra, Cálculo I, Termodinámica, Circuitos Eléctricos, Mecánica. Es aconsejable haber cursado Propulsión y Dinámica de Gases y Transferencia de Calor y Masa Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. GrETA - Conocimiento adecuado y aplicado a la ingeniería de: fenómenos físicos del vuelo, sus cualidades y control, las fuerzas aerodinámicas y propulsivas, las actuaciones y la estabilidad. Transversales: 2. SOSTENIBILIDAD Y COMPROMISO SOCIAL - Nivel 3: Tener en cuenta las dimensiones social, económica y ambiental al aplicar soluciones y llevar a cabo proyectos coherentes con el desarrollo humano y la sostenibilidad. Metodologías docentes La metodología docente se divide en dos partes: * sesiones presenciales de exposición de contenidos * sesiones presenciales de trabajo práctico (ejercicios y problemas) En las sesiones de exposición de contenidos, el profesor introducirá las bases teóricas de la materia, los conceptos, los métodos y los resultados, ilustrándolos con ejemplos, imágenes y videos para facilitar la comprensión de los mismos. En las sesiones de trabajo práctico en aula, el profesor guiará los estudiantes en la aplicación de los conceptos teóricos a la resolución de problemas fomentando en todos momentos el razonamiento crítico. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Capacidad para analizar y diseñar un sistema espacial en base a modelos simplificados. Los aspectos en los que la 1 / 7

2 asignatura se centra son los siguientes: * condiciones en entorno espacial * dinámica orbital * lanzamiento y propulsión en el espacio * subsistemas de un satélite * instrumentación embarcada El objetivo de la asignatura es que el alumno sea capaz de comprender, analizar y realizar modelos de cada uno de dichos aspectos y que alcance un dominio básico del diseño de un sistema espacial Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 32h 21.33% Horas grupo mediano: 14h 9.33% Horas grupo pequeño: 14h 9.33% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 7

3 Contenidos (CAST) Módulo 1 Dedicación: 5h Aprendizaje autónomo: 3h Introducción a la asignatura: Qué es el espacio? pasado, presente y futuro de las actividades espaciales Ac. 1 Conocimiento del contexto histórico, científico y tecnológico del tema de la asignatura, las etapas del desarrollo de los vehículos espaciales, el estado actual de la conquista y del uso del espacio y las tendencias futuras. (CAST) Módulo 2 Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 4h Grupo mediano/prácticas: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 12h Entorno espacial - Física del entorno espacial: atmósfera terrestre (perfil de temperatura, densidad, presión, composición), campo gravitacional, campo geomagnético, ionosfera, estructuras de radiación, magnetosfera terrestre y sus interacciones con el campo magnético interplanetario y con las partículas de origen solar y galáctico, entorno de basura espacial y de micrometeoros. Efectos del entorno sobre los satélites: efectos del vacío (outgassing), efectos de la radiación ultravioleta, de las partículas cargadas, del entorno térmico radiativo, de la absorpción de radiación de particulas (dosis y eventos aislados), impactos con micrometeoros y basura espacial. Comprensión del entorno físico de un satélite en órbita planetocéntrica o interplanetaria y de los efectos adversos sobre sus componentes. 3 / 7

4 (CAST) Módulo 3 Dedicación: 41h Grupo grande/teoría: 8h Grupo mediano/prácticas: 4h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Aprendizaje autónomo: 25h Astrodinámica: Sistemas de referencia temporales y geométricos (escalas de tiempo y sistemas de referencia geocéntricos, heliocéntricos y centrados en el satélite), órbitas keplerianas y sus perturbaciones (leyes de kepler, ecuación de la trayectoria kepleriana, conservación de la energía y del momento angular, elementos orbitales y sus relaciones con la posición y la velocidad en el tiempo, tipos de órbitas, perturbaciones producidas por la figura de la Tierra, por el tercer cuerpo, por la presión de radiación y por el rozamiento atmosférico), maniobras orbitales impulsivas (ecuación del cohete, maniobras de un solo impulso en el plano y fuera del plano, transferencia de Hohmann), trayectorias interplanetarias (cónicas empalmadas y gravity assist). Dominio de la dinámica orbital básica (kepleriana y principales perturbaciones) y de las maniobras impulsivas más comunes. Conocimiento de la técnica de las cónicas empalmadas para el diseño de una trayectoria interplanetaria. 4 / 7

5 (CAST) Módulo 4 Dedicación: 24h Grupo grande/teoría: 6h Grupo mediano/prácticas: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 14h Transporte espacial: dinámica de lanzamiento (fases del ascenso, principio y ventaja de los cohetes multi-etapa, sitios de lanzamiento y vehículos utilizados por las diferentes agencias e industrias, ventanas de lanzamiento temporal, intervalos de acimut permitidos), propulsión en el espacio (tipos de motores, performance y empleo), modos de acercamiento a un planeta (plano B y parámetros orbitales), entrada atmosférica, descenso y aterrizaje en planetas y atmósferas diversas. Comprensión de la dinámica, cinemática y geometría del lanzamiento, conocimiento de los diferentes tipos de sistemas de propulsión espacial (térmicos y eléctricos), comprensión de los diferentes modos de acercamiento a un planeta. (CAST) Módulo 5 Dedicación: 48h Grupo grande/teoría: 10h Grupo mediano/prácticas: 5h Grupo pequeño/laboratorio: 5h Aprendizaje autónomo: 28h Subsistemas del vehículo espacial: introducción (anatomía del vehículo espacial), subsistema de energia eléctrica, control tèrmico, estructuras y mecanismos,determinación y control d'actitud, sistemas de comunicaciones, sistema de control ambiental y soporte a la vida Comprensión de la física y tecnología de los distintos aparatos que componen una nave espacial y de su interacción con el entorno espacial. Capacidad para evaluar, elegir y diseñar los elementos básicos de los subsistemas fundamentales de un satélite. 5 / 7

6 (CAST) Módulo 6 Dedicación: 12h Grupo mediano/prácticas: 1h Grupo pequeño/laboratorio: 1h Aprendizaje autónomo: 8h (CAST) Carga útil: sensores para la teledetección, aplicaciones (astrofísica, observación de la Tierra, servicio) Planificación de actividades ACTIVIDAD 1 - CLASES TEÓRICAS Dedicación: 118h Grupo grande/teoría: 28h Aprendizaje autónomo: 90h Material de soporte: Apuntes del profesor y ejercicios ACTIVIDAD 2 - EJERCICIOS NO EVALUABLES Dedicación: 21h Grupo mediano/prácticas: 14h Grupo pequeño/laboratorio: 7h Material de soporte: Apuntes del profesor ACTIVIDAD 3 - EJERCICIOS EVALUABLES Dedicación: 7h Grupo pequeño/laboratorio: 7h ACTIVIDAD 4 - EXAMEN PARCIAL Dedicación: 2h ACTIVIDAD 5 - EXAMEN FINAL Dedicación: 2h 6 / 7

7 Sistema de calificación La nota global de la asignatura se basa en los siguientes actos de evaluación: * Examen final (50%) * Ejercicios prácticos evaluables sobre el temario del examen (25%) * Entregables (25%) El mecanismo de reconducción de resultados poco favorables es una prueba escrita. Todos los estudiantes pueden hacerla. La nota obtenida sustituirá la nota anterior. Esta prueba se hará bajo demanda, en horario a convenir. Normas de realización de las actividades Los ejercicios prácticos evaluables se realizarán en grupos de tamaño pequeño y por escrito Bibliografía Básica: Fortescue, P.W.; Swinerd, G.; Stark, J.P.W. (eds.). Spacecraft systems engineering [en línea]. 4th ed. New York: Wiley, 2011 [Consulta: 21/05/2014]. Disponible a: < ISBN Tribble, Alan C. The space environment: implications for spacecraft design. Rev. and expanded ed. Princeton: Princeton University, ISBN Griffin, Michael D.; French, James R. Space vehicle design. 2nd ed. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics, ISBN Kaplan, M.H. Modern spacecraft dynamics & control. New York: John Wiley & Sons, ISBN Pisacane, V.L. Fundamentals of space systems. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, ISBN Curtis, Howard D. Orbital mechanics for engineering students [en línea]. 2nd ed. Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2009 [Consulta: 16/05/2014]. Disponible a: < ISBN Bate, R.R.; Mueller, D.D.; White, J.E. Fundamentals of astrodynamics. New York: Dover, ISBN / 7